从基因到蛋白质教学目标

教学设计

基因控制蛋白质的合成

【学习目标】

1、阐述基因中脱氧核苷酸序列与遗传信息的关系，认同基因的物质性

2、概述基因指导蛋白质合成的过程

3、说出中心法则的内容，并用图解加以表示,说明密码子与氨基酸的关系

4、举例说明基因、蛋白质与性状的关系

【考纲要求】1、基因与遗传信息的关系：B级

2、遗传信息的转录和翻译：B级

3、基因与性状的关系：B级

【记忆检查】

1、转录是在

中，以DNA的

条链为模板合成

的过程。

2、转录条件（1）模板：

；

（2）原料：

；（3）酶：

等；（4）能量：

。

3、遗传信息的翻译

(1)概念：以

为模板合成具有

的蛋白质的过程叫翻译。

(2)条件：模板：

；原料：

；酶：

；能量：

；运载氨基酸的工具：

。

4、基因、蛋白质与性状的关系

基因对性状的控制是通过控制

的合成来实现的。基因可以通过控制

的合成来控制细胞的

过程，进而控制生物体的性状，

【共同探究】

一、基因是有遗传效应的片段

（一）基因的概念：基因是

有

的片段，是决定生物性状的遗传物质的

和

单位。

1、从结构上看：

（1）基因是DNA分子上一个个特定的区段。一个DNA分子上有很多个基因。

（2）基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。例如：人的双眼皮基因有特定的脱氧核苷酸排列顺序，这样特定的排列顺序就代表人的双眼皮的遗传信息，上一代传给下一代的是遗传信息而不是双眼皮本身，下一代就可以将双眼皮遗传信息表达为双眼皮。

2、从功能上看：基因是有遗传效应的，即基因能控制生物的性状，基因是控制生物性状的基本单位，特定的基因控制特定的性状。

3、基因是控制生物性状的结构和功能单位，具有一定的独立性，一个基因的表达不影响另外一个基因的表达，可以切除，可以拼接到其他生物的DNA分子上去，从而获得某种性状的表达，这是基因工程的基础。

（二）染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸、蛋白质、生物性状之间的关系

【思考题1】简述染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸之间的关系。

【思考题2】简述基因、蛋白质、性状之间的关系。

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（三）基因的基本功能

①遗传信息的传递：发生在生物的生殖过程中，通过复制实现遗传信息由亲代到子代的传递。

②遗传信息的表达：发生在生物的个体发育过程中，通过转录和翻译控制蛋白质合成的过程来实现。

③储存遗传信息。

④发生突变，引起可遗传的变异。

二、基因指导蛋白质合成——基因的表达

（一）遗传信息的转录

1、概念：在

中，以DNA的

条链为模板合成

的过程叫转录。

2、场所：

（主要）、

、

。

3、过程：①以DNA的

为模板；②转录

片段。

4、条件：

（1）模板

；

（2）原料

；

（3）酶

；

（4）能量

。

5、原则：

。

6、产物：

。

7、意义：DNA（基因）的

→mRNA中的

。

【思考题3】下图为某种真核生物遗传信息表达过程中的部分图解。有关图的说法正确的是

A．图中b表示RNA聚合酶，a表示核糖核苷酸链

B．该图表示DNA解旋，脱氧核苷酸链正在延伸

C．该图表示转录尚未结束，翻译即已开始

D．该图表示以氨基酸为原料，多肽链正在合成

（二）遗传信息的翻译

1、概念：以

为模板合成具有

的蛋白质的过程叫翻译。

2、场所：

。

3、条件：

（1）模板：

；（2）原料：

；

（3）酶：

；（4）能量：

。

4、运载氨基酸的工具

；其功能是①

，②

。

5、过程

①起始阶段：mRNA进入细胞质与

结合，携带第一个氨基酸的

通过与碱基AUG（此时作为肽链合成的起始密码）互补配对，进入第一位置；

②延伸阶段：携带第二个氨基酸的tRNA携带着相应的氨基酸以同样的方式进入第二位置；

第一个氨基酸与第二个氨基酸形成

而移到占据第二位置的tRNA上；核糖体沿着

移动，读取下一个

，原占据第一位置的tRNA离开核糖体，占据第二位置的tRNA进入第一位置，一个新的携带相应氨基酸的tRNA进入第二位置，继续肽链的合成。重复上述步骤

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③终止阶段：核糖体读取mRNA上的

，肽链的合成才告终止。

6、原则：

。

7、产物：

。

8、意义：将mRNA中的碱基序列转变成

。

【思考题4】细胞提高mRNA的利用效率、加快蛋白质的合成速度（或说为什么翻译过程是一个快速的过程）的机制是

。

【思考题5】（13浙江卷）某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是

A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开

B.DNA—RNA杂交区域中A应与T配对

C.mRNA翻译只能得到一条肽链

D.该过程发生在真核细胞中

【思考题6】下图为细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图，下列说法正确的是

A．该过程的模板是脱氧核糖核酸，原料是氨基酸

B．一个密码子只决定一种氨基酸，一种氨基酸只由一种tRNA转运

C．若最终形成的②中含有17个基本组成单位，则①中至少含51个碱基

D．若①中有一个碱基发生改变，则合成的多肽链的结构一定发生改变

（三）有关概念比较

1、DNA与RNA的区别

核酸

化学组成

脱氧核苷酸

DNA 结构

存在

功能

（1）真核细胞：①细胞核（主要）②线粒体③叶绿体等

一般

（2）原核细胞：①拟核②质为双链

粒

（3）DNA病毒

（1）真核细胞：①线粒体

②叶绿体③核糖体④细胞核等

（2）原核细胞：核糖体

（3）RNA病毒

绝大多数生物的遗传物质

核糖核苷酸

RNA 一般

为单链

①RNA病毒的遗传物质

②mRNA是翻译的直接模板

③tRNA是转移氨基酸的工具④rRNA是核糖体的成分之一⑤少数酶是RNA

2、遗传信息、密码子、反密码子

遗传信息是指

的排列顺序。

密码子是指

上决定

碱基。密码子共有

个，其中决定氨基酸的密码子有

个。

反密码子是指

上与

相配对的三个碱基，其作用是

。

【思考题7】所有生物共用一套密码子，说明

。

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【思考题8】（13新课标卷）关于蛋白质生物合成的叙述，正确的是

A．一种tRNA可以携带多种氨基酸

B．DNA聚合酶是在细胞核中合成的

C．反密码子是位于mRNA上相邻的三个碱基

D．线粒体中的DNA能控制某些蛋白质的合成

【思考题9】（10天津卷）根据表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是

A.TGU

B.UGA

C.ACU

D.UCU 3、真核细胞中复制、转录、翻译的比较

时间

场所

模板

条件

原料

酶

能量

原则

解旋

产物

信息传递

特点

相同点

意义

复制

转录

翻译

个体生长发育的连续过程中

均需要酶、ATP、模板、原料、适宜的温度和PH等

【思考题10】（14江苏卷）关于基因控制蛋白质合成的过程，下列叙述正确的是

A.一个含n个碱基的

DNA分子，转录的mRNA分子的碱基数是n/2 个

B.细菌的一个基因转录时两条DNA 链可同时作为模板，提高转录效率

C.DNA聚合酶和RNA聚合酶的结合位点分别在DNA和RNA 上

D.在细胞周期中，mRNA的种类和含量均不断发生变化

【思考题11】（12安徽卷）图示细胞内某些重要物质合成过程。该过程发生在

A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链

B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链

C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译

D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译

三、基因对性状的控制

（一）中心法则及其发展

1、中心法则的内容图解

遗传学上把遗传信息的流动方向用克里克的“中心法则”来表示，如右上图所示，并指出法则第4页共8页

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中五部分的含义：

①DNA→DNA：

；

②DNA→RNA：

，主要发生

中；

③RNA→蛋白质：

，发生在

中；

④RNA→RNA：

；发生在

内；

⑤RNA→DNA：具有

酶的少数RNA病毒的逆转录过程，发生在

内。

【思考题12】（14江苏卷）研究发现，人类免疫缺陷病毒( HIV) 携带的RNA在宿主细胞内不能直接作为合成蛋白质的模板。依据中心法则（下图），下列相关叙述错误的是

A.合成子代病毒蛋白质外壳的完整过程至少要经过④②③环节

B.侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞

C.通过④形成的DNA可以整合到宿主细胞的染色

体DNA上

D.科学家可以研发特异性抑制逆转录酶的药物来治疗艾滋病

【思考题13】（12上海卷）在细胞中，以mRNA作为模板合成生物大分子的过程包括

A．复制和转录

B．翻译和转录

C．复制和翻译

D．翻译和逆转录

【思考题14】（14海南卷）在其他条件具备情况下，在试管中加入物质X和物质Z，可得到相应产物Y。下列叙述正确的是

A．若X是DNA，Y是RNA，则Z是逆转录酶

B．若X是DNA，Y是mRNA，则Z是脱氧核苷

C．若X是RNA，Y是DNA，则Z是限制性内切酶

D．若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸

【思考题15】（10海南卷）下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是

A．线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则

B．DNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的

C．DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序

D．DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则

（二）基因与性状的关系

1、基因对性状的控制：其方式有两种

（1）直接途径：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。

如：囊性纤维病、镰刀型贫血症等。

（2）间接途径：基因通过控制酶的合成，控制代谢的过程，从而控制生物的性状。

如：豌豆的圆粒和皱粒、白化病、侏儒症等。

2、控制生物性状的因素

（1）生物的性状有些是由单（一对）基因控制的；

（2）生物的性状有些是由多（多对）基因控制的；

（3）生物的性状是由基因决定的，但也受环境条件的影响。性状是基因与环境共同作用的结果，即表现型＝基因型＋环境条件。

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【课堂巩固】

1、（14年上海卷）真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质，但原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译，针对这一差异的合理解释是

A．原核生物的遗传物质是RNA

B．原核生物的tRNA呈三叶草结构

C．真核生物的核糖体可以进入细胞核

D．真核生物的mRNA必须通过核孔后才能翻译

2、（14年上海卷）真核生物细胞内存在着各类繁多、长度为21-23个核苷酸的小分子RNA（简称miR）,它们能与相关基因转录出来的RNA互补，形成局部双链。由此可以推断这些miR抑制基因表达的分子机制是

A. 阻断rRNA装配成核糖体

B. 妨碍双链DNA分子的解旋

C. 干扰tRNA识别密码子

D. 影响RNA分子的远距离转运

3、（14年海南卷）下列是某同学关于真核生物基因的叙述

①携带遗传信息

②能转运氨基酸

③能与核糖体结合

④能转录产生RNA

⑤每相邻三个碱基组成一个反密码子

⑥可能发生碱基对的增添、缺失、替换

其中正确的是

A．①③⑤

B．①④⑥

C．②③⑥

D．②④⑤

4、（14年四川卷）将牛催乳素基因用32P标记后导入小鼠乳腺细胞，选取仅有一条染色体上整合有单个目的基因的某个细胞进行体外培养。下列叙述错误的是

A．小鼠乳腺细胞中的核酸含有5种碱基和8种核苷酸

B．该基因转录时，遗传信息通过模板链传递给mRNA

C．连续分裂n次后，子细胞中32P标记的细胞占1/2n+1

D．该基因翻译时所需tRNA与氨基酸种类数不一定相等

5、下图是有关真核细胞内遗传信息传递的过程。请据图回答：

（1）图1所示过程发生的主要场所是

，图2所示遗传信息的传递过程称为

。

（2）图l中①是____；图2中②是

。

（3）图2所示多肽合成到Gly就终止，导致合成结束的终止密码子是

。

（4）如果图2过程合成的一条多肽链由500个氨基酸组成，则作为合成该多肽链的信使RNA分子和用来转录信使RNA的DNA分子片段至少分别有

、

个碱基。

6、（13年天津卷）肠道病毒EV71 为单股正链（+RNA）病毒，是引起手足口病的主要病原体之一。下面为该病毒在宿主细胞肠道内增殖的示意图。据图回答下列问题：

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（1）图中物质M 的合成场所是

。催化①、②过程的物质N 是

。

（2）假定病毒基因组+RNA含有7500个碱基，其中A和U占碱基总数的40%。病毒基因组+RNA 为模板合成一条子代+RNA 的过程共需要碱基G和C

个。

（3）图中+RNA有三方面的功能分别是

。

（4）EV71病毒感染机体后，引发的特异性免疫有

。

（5）病毒衣壳由VP1、VP2、VP3 和VP4 四种蛋白组成，其中VP1、VP2、VP3 裸露于病毒表面，而VP4 包埋在衣壳内侧并与RNA 连接，另外VP1 不受胃液中胃酸的破坏。若通过基因工程生产疫苗，四种蛋白中不宜作为抗原制成疫苗的是

，更适宜作为抗原制成口服疫苗的是

。

7、（13年江苏卷）图①~③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子合成过程。请回答:

（1）细胞中过程②发生的主要场所是

。

（2）已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为

。

（3）由于基因中一个碱基对发生替换，而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸（密码子有AUU、AUC、AUA）变成苏氨酸（密码子有ACU、ACC、ACA、ACG），则该基因的这个碱基对替换情况是

。

（4）在人体内成熟红细胞、浆细胞、记忆细胞、效应T细胞中，能发生过程②、③而不能发生过程①的细胞是

。

（5）人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点

（在“都相同”、“都不同”、“不完全相同”中选择），其原因是

。

8、（14年福建卷）人类对遗传的认知逐步深入：

（1）在孟德尔豌豆杂交实验中，纯合的黄色圆粒（YYRR）与绿色皱粒（yyrr）的豌豆杂交，若将F2中黄色皱粒豌豆自交，其子代中表现型为绿色皱粒的个体占

。进一步研究发现r基因的碱基序列比R基因多了800个碱基对，但r基因编码的蛋白质（无酶活性）比R基因编码的淀粉支酶少了末端61个氨基酸，推测r基因转录的mRNA提前出现

。

试从基因表达的角度，解释在孟德尔“一对相对性状的杂交实验”中，所观察的7种性状的F1中显性性状得以体现，隐性性状不体现的原因是

。

（2）摩尔根用灰身长翅（BBVV）与黑身残翅（bbvv）的果蝇杂交，将F1中雌果蝇与黑身第7页共8页

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残翅雄果蝇进行测交，子代出现四种表现型，比例为1：1：1：1，说明F1中雌果蝇产生了

种配子。实验结果不符合自由组合定律，原因是这两对等位基因不满足该定律“

”这一基本条件。

（3）格里菲思用于转化实验的肺炎双球菌中，S型菌有SⅠ、SⅡ、SⅢ等多种类型，R型菌是由SⅡ型突变产生。利用加热杀死的SⅢ与R型菌混合培养，出现了S型菌。有人认为S型菌出现是由于R型型菌突变产生，但该实验中出现的S型菌全为

，否定了这种说法。

（4）沃森和克里克构建了DNA双螺旋结构模型，该模型用

解释DNA分子的多样性，此外，

高度精确性保证了DNA遗传信息稳定传递。

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